Verksamheten ombord på fartyg blir mer beroende av datakommunikation och många av arbetsuppgifterna ombord underlättas genom att besättningen kan nå information lagrad på annan plats. Fartygens bredbandsanslutning sker till största delen via satellitkommunikation där långa avstånd och begränsad datahastighet resulterar i att datakommunikationen blir ineffektiv. I denna studie undersöks vilken prestandaförbättring som utrustning för nätverksoptimering kan innebära för långsamma WAN-förbindelser via satellit. Undersökningen visade att det största problemet med anslutningar via satellit är den signalfördröjning som uppkommer vid långa sändningsavstånd. Detta medför att det blir prestandaproblem för datatrafiken och användare upplever anslutningen som långsam. För att åtgärda detta finns utrustning som hanterar datatrafiken och genom olika tekniker kan öka prestandan på anslutningen. För att undersöka hur stor prestandaförbättringen kan vara genomfördes ett antal olika experiment med utrustning för nätverksoptimering. Experimenten genomfördes genom att utvärdera filöverföringar med och utan nätverksoptimering. Resultaten visar att utrustningen för nätverksoptimering ger en stor prestandaförbättring vid filöverföringar. / Shipboard operations have become more reliant of data communication and many of the duties on board may be facilitated if the crew can access information stored elsewhere. The broadband connection between ship and shore is mostly done via satellite communication where long distances and limited data rate results in inefficient data communication. This study examines network optimization and the performance improvement this can have regarding slow WAN connections via satellite. The survey showed that the biggest issue with data communication via satellite is the signal delay caused by the long transmission distance which means that there will be performance degradation for data traffic and users will experience the data communication as slow. To solve this there is equipment that enhances the performance of the connection and handles the data communication by implementing various techniques. To investigate how much the performance improvement can be this study carried out a number of experiments with network optimization equipment.  The experiments evaluated file transfer with and without network optimization. The results show that the network optimization gives a major performance improvement regarding file transfer.

This report describes a master thesis project work in machine design. The work has been done at the consulting firm Svea Teknik with DataPath as the customer. The subject of the project was to design a concept for a stabilized platform for a satellite antenna in an on-the-move application. The antenna that was to be implemented was a dual flat array antenna operating at the Ka frequency band. The platform should manage to operate both on roads and in terrain with shock loads up to 6g without exceeding 0.4° of pointing error and manage shock loads up to 30g without collapsing. The overall function was divided into three modules, elevation-separation of the panels, a sliding mechanism for one of the panels and a rotation mechanism for the whole panel system. Concepts were generated for the three modules separately. After evaluating the concepts one concept for each module was selected for further development where components were dimensioned by defining some load cases. All the components were then created and assembled in a CAD model. The result was an elevation-separation mechanism consisting of two EC motors with timing belts driving the elevation of the panels and an EC motor and a ball screw driving the separation of the panels. The sliding mechanism was guided by two linear guideways connected with a crossbar. The rotation was driven by an EC motor geared by a hypoid gear and a timing belt. When analyzing the pointing error when the system is subjected to the highest accelerations and shock loads at the same time the pointing error was 0.295 in the elevation plane and 0.158 in the azimuth plane, which gives a total angular error of 0.335° when combining elevation and azimuth errors. The pointing errors are lower than the required maximum pointing error. Though this error is only due to deflection and flexibility in the components and delay due to slow starting acceleration, no reaction rates and accuracies of the motors and control system were considered since no study of the control system was done in this project. The final pointing error could therefore not be calculated. The final concept does satisfy the most important requirements according to the defined load cases, though more studies need to be done to make sure the components are fast enough in combination with the control system. / Denna rapport beskriver ett masterexamensarbete inom maskinkonstruktion. Arbetet har utförts på konsultfirman Svea Teknik med DataPath som kund. Rapporten beskriver utvecklingen av ett koncept för en stabiliserande plattform till en satellitantenn för mobil applikation, i detta fall på en bil, för att kunna behålla satellitkontakten medan fordonet rör sig. Antennen som skulle appliceras var en tvådelad panelantenn som sänder inom Ka-frekvensbandet. Plattformen ska kunna användas både på vägar och i terräng med chocklaster upp till 6g, ha en maximal felpekning på 0,4°. Den ska även klara av chocklaster på upp till 30g utan att gå sönder. Den övergripande funktionen delades upp i tre moduler, elevation-separation av antennpanelerna, en glidmekanism för en av panelerna samt rotation av hela panelsystemet. Koncept genererades för de tre modulerna separat. Efter att ha utvärderat koncepten valdes ett koncept från varje modul för vidare utveckling där komponenter dimensionerades utefter några definierade lastfall. Alla komponenter togs sedan fram och sattes ihop till en CAD-modell. Resultatet blev en elevation-separationsmekanism bestående av två EC-motorer med kuggremsdrift som driver elevationen av panelerna och en EC-motor med kulskruv som driver separationen av panelerna. Glidmekanismen är lagrad med två linjärstyrningar sammankopplade med en tvärslå. Rotationsmekanismen drivs av en EC-motor med en hypoidväxel och en kuggremsdrift. Felpekningen då systemet utsätts för högsta möjliga acceleration och chocklaster på en och samma gång var 0,295° i elevationsled och 0,158° i azimutled. Detta ger en total felpekning på 0,335° vilket är lägre än den maximala tillåtna felpekningen. Men den beräknade felpekningen tar bara utböjning och flexibilitet i komponenterna samt eftersläpning på grund av för långsam acceleration i beaktning och inte reaktionshastigheten och noggrannheten i motorer och kontrollsystem. Detta på grund av att kontrollsystemet inte har behandlats i detta projekt. Den slutgiltiga felpekningen kunde därför inte beräknas. Slutkonceptet uppfyllde de viktigaste av kraven enligt de definierade lastfallen men fler och fördjupande studier behöver göras för att säkerställa att komponenterna är tillräckligt snabba i kombination med kontrollsystemet.

Transportation across the globe's oceans increases every year and is expected to keep increasing in the following decades. Consequently, there is a need to establish communication over the horizon through the Automatic Identification System (AIS) and the Very High Frequency (VHF) Data Exchange System (VDES), still in development, to track and communicate with vessels all over the globe regardless of the distance from shore. In this Master thesis a feasibility study for the development of a system that fulfils that need is proposed consisting of a Low Earth Orbit (LEO) constellation providing VDES communication continuously all over the globe. A system engineering approach has been followed, identifying stakeholders and producing system requirements setting up a framework for the system. The key stakeholders were found to be the customers/users, the satellite provider, the satellite operator, the service provider and the payload provider. Furthermore, possible use-cases were presented and a system architecture was defined to outline the system, dividing the system into three segments: the space segment, the ground segment and the launch segment. In addition, design proposals for a satellite constellation and a typical satellite in such a constellation were implemented. The satellite constellation was proposed to consist of 91 satellites at an orbit altitude of around 550 km in polar orbits of common inclination, this was regarding a minimum elevation angle of 10 degrees. The satellite is recommended to consist of a 6 U CubeSat using as payload the existing airborne transponder R5A from Saab TransponderTech, it builds on the Software Defined Radio (SDR) technology and is to be further developed for VDES applications. Moreover, a link- and a data budget were implemented. Different launch options were addressed concluding that launching as secondary payload on a ride-share mission or as primary payload on a small satellite launch vehicle are the preferable options. A market analysis has been made providing details on how many AIS/VDES satellites that have been launched into LEO and by which service provider, as well as further details on small/nano satellites of extra interest to this work. A short risk evaluation was also done, identifying the most evident risks with developing, operating and disposing the system. In addition, Saab's potential role in the development of satellite VDES is discussed.  In conclusion to this work it has been shown that it is possible to build a global continuous satellite constellation in LEO utilising as payload an SDR-platform to provide VDES services to vessels at open seas. / Transport globalt till havs ökar varje år och förväntas fortsätta att öka de följande årtiondena. Följaktligen finns ett behov av att etablera över horisonten kommunikation genom det automatiska identifieringssystemet (AIS) och det väldigt högfrekventa datautbytessystemet (VDES), under utveckling, för att spåra och kommunicera med fartyg över hela världen oberoende av avståndet från land. I detta examensarbete har en förstudie utförts för utvecklingen av ett system som uppfyller detta behov. Systemet föreslås bestå av en låg jordbana satellitkonstellation som kontinuerligt tillhandahåller VDES-kommunikation över hela världen. Ett systemtekniskt tillvägagångssätt har följts, intressenter har identifierats och utifrån dessa har systemkrav tagits fram. De viktigaste intressenterna befanns vara användare/kunder, satellitleverantören, satellitoperatören, tjänsteleverantören och nyttolastleverantören. Vidare lyftes olika möjliga användningsområden för systemet fram och en systemarkitektur framställdes vari systemet delades in i tre segment: rymdsegmentet, marksegmentet och uppskjutningssegmentet. Dessutom genomfördes designförslag för en satellitkonstellation samt en typisk satellit i en sådan konstellation. Satellitkonstellationen föreslogs bestå av 91 satelliter på en altitud på omkring 550 km i polära banor med gemensam inklination, detta var gällande för en minimum elevationsvinkel på 10 grader. Satelliten rekommenderades bestå av en 6 U CubeSat med den befintliga luftburna transpondern R5A från Saab TransponderTech som nyttolast, vilken bygger på mjukvaruradioteknik och är tänkt att vidareutvecklas för VDES-applikationer.  Vidare, implementerades en länk- och data budget. Olika uppskjutningsmöjligheter undersöktes, varav slutsatsen att uppskjutning som sekundär nyttolast på ett delningsuppdrag eller som primär nyttolast medhjälp av ett mindre uppskjutningsfordon anpassat för små satelliter var de föredragna alternativen. Även en marknadsanalys har genomförts, där det redogjorts för hur många AIS / VDES - satelliter som har uppskjutits i LEO och av vilken tjänsteleverantör, samt ytterligare detaljer om små / nano satelliter av extra intresse för arbetet. En kort riskbedömning har också gjorts, där de mest uppenbara riskerna med utveckling, drift och undanröjande av systemet identifierats. Dessutom diskuteras Saabs möjliga roll i utvecklingen av satellit VDES. Slutsatsen av detta arbete har visat att det är möjligt att bygga en global kontinuerlig satellitkonstellation i låg jordbana med en mjukvaruradio som nyttolast som tillhandahåller VDES-tjänster till fartyg på öppna hav.

In this master thesis, compact antenna design aimed towards naval applicationshave been designed, analyzed and evaluated. There is a recentinterest in the development of compact antennas to be used for smallersubmarine models, and with a smaller hull on a submarine, communicationand antenna systems must be adapted and minimized, which limitsantenna design. With two limiting cylindrical volumes with maximumallowed dimensions r = 10 cm, h = 50 cm and r = 5 cm, h = 90 cm,the antennas would operate on the upper to lower V/UHF band, radiatehemispherically and have a high RHCP purity. It was found that the mostappropriate antenna structure for both volumes was QHA design. Afterthe design and analysis process was completed, it was concluded that theshorter antenna design could meet all requirements set while the longerantenna design did not meet all requirements but could still establish agood communication link on the higher frequencies. Antenna prototypesbased on the produced design were constructed and measured and, despiteminor deviations, veried that the results obtained from this thesis werereliable. / I denna mastersuppsatsen har kompakta antenner riktade mot marinaapplikationer designats, analyserats och utvarderats. Det nns ett intressefor utvecklingen av kompakta antenner som ska anvandas for mindreubatsmodeller och med ett mindre skrov pa en ubat maste kommunikationsochantennsystemen anpassas och minimeras darefter, vilket begransarantenndesignen. Med tva begransande cylindriska volymer med maximalttillatna dimensioner r = 10 cm, h = 50 cm samt r = 5 cm,h = 90 cm, skulle antennerna verka pa det ovre till lagre V/UHF-bandet,strala hemisfariskt och ha en hog RHCP-renhet. Det konstaterades attden lampligaste antennstrukturen for bada volymen var QHA-design. Efteratt design- och analysprocessen slutforts drogs slutsatsen att den kortareantenndesignen kunde uppfylla alla krav som stalldes medan den langreantenndesignen inte uppfyllde alla krav men fortfarande kunde upprattaen bra kommunikationslank pa de hogre frekvenserna. Antennprototyperbaserade pa de framtagna designerna konstruerades och mattes och, trotsmindre avvikelser, verierade att de erhallna resultaten fran denna avhandlingvar tillforlitliga.

In recent years, there has been a huge increase in the use of satellite communications. This has led to a need for more capacity, which can be solved by moving towards higher frequency bands in search of higher bandwidths. However, the use of higher frequencies entails higher link losses, which makes it essential to use highly directional and steerable antennas. Traditionally, phased array antennas have been used for this kind of application. Nevertheless, they have a limitation in the maximum scan angle due to their effective aperture, which causes a gain reduction following the cosine of the scanning angle. A way of improving the scan range is to add a dielectric radome on top of the array. However, high computational times are needed to simulate this kind of structure using full-wave simulations. For this reason, the first part of this work is focused on adapting and improving an in-house Ray Tracing tool for the particular application under study. The tool computes the path the rays follow from the array to the aperture of the radome using geometric optics, then calculates the amplitude of the electric field at the aperture using ray tube theory, and finally determines the antenna’s radiation pattern using Kirchhoff’s diffraction formula. Moreover, some features have been added to the code to be able to compute the directivity, calculate the absorption and reflection losses, simulate multilayer radomes, and change the array elements’ radiation patterns. A model in Comsol has been developed to validate the results obtained using the Ray Tracing tool and all its added features. Finally, several optimizations have been carried out to increase the scanning range while maintaining a maximum height, and ensuring it complies with the regulatory masks for satellite communications. The optimizations have been performed both using a Particle Swarm Optimizer and manually. / Under de senaste åren har det skett en stor ökning av satellitkommunikations användning. Detta har lett till ett behov för högre kapacitet, vilket kan lösas genom att flytta till högre frekvensband på jakt efter högre bandbredder. Högre bandbredder innebär dock högre länkförluster som gör det oumbärligt att utnyttja rikt- och styrbara antenner. Ursprungligen har fasstyrda antenner använts för denna typ av tillämpning. Ändå finns en begränsning av den maximala skanningsvinkeln på grund av deras effektiva yta som leder till en minskning av förstärkning som är beroende på avsökningsvinkelns cosinus. För att kunna förbättra skanningsintervallen skulle man kunna lägga till en dielektrisk radom ovanpå arrayen. Höga beräkningstider krävs dock att simulera strukturen med helvågssimuleringar. Av denna anledning fokuserar den första delen av denna uppsats att anpassa och förbättra ett internt strålspårnings verktyg för den särskilda applikationen under studie. Verktyget beräknar vägen strålarna tar ifrån arrayen till radomens öppning med hjälp av geometrisk optik, därefter kalkyleras det elektriska fältets amplitud enligt strålrörsteori och till sist fastställs antennens strålningsmönster som definieras av Kirchhoffs diffraktionsformel. Dessutom har vissa funktioner lagts till i koden för att kunna beräkna riktningen, absorptions- och reflektionsförlusterna, simulera flerskiktsradomer och ändra arrayelementens strålningsmönster. En modell i Comsol har utvecklats för att validera resultaten som producerades av strålspårning verktyget och alla dess extra funktioner. Till sist, flera optimeringar har genomförts för att öka skanningsområdet som kan bibehålla en maximal höjd och säkerställa efterlevnaden med regleringsmaskerna för satellitkommunikationerna. Optimeringarna har utförts både manuellt och med hjälp av en partikelsvärmoptimerare. / En els últims anys hi ha hagut un increment majúscul en l’ús de les comunicacions per satèl·lit. Això s’ha traduït en la necessitat de més capacitat, la qual pot ser coberta si ens movem cap a bandes de freqüència més altes, buscant un major ample de banda. Tot i això, l’ús de freqüències més elevades comporta unes majors pèrdues en l’enllaç, les quals fan essencial l’ús d’antenes altament directives i amb capacitat d’escaneig. Tradicionalment, els arranjaments d’antenes de fase gradual han estat utilitzats per aquest tipus d’aplicacions. Tanmateix, tenen una limitació del màxim angle d’escaneig a causa de la seva obertura efectiva, la qual causa una reducció del guany seguint el cosinus de l’angle d’escaneig. Una manera de millorar el rang d’escaneig és afegint un radom dielèctric al damunt de l’arranjament d’antenes. No obstant això, es necessita un alt temps de computació per simular aquest tipus d’estructures amb simuladors d’ona completa. Per aquesta raó, la primera part d’aquest treball està enfocada a adaptar i perfeccionar una eina de traçat de rajos pròpia per l’aplicació en estudi. L’eina calcula el camí que els rajos segueixen des de l’arranjament d’antenes fins a l’obertura del radom utilitzant òptica geomètrica, a continuació computa l’amplitud del camp elèctric a l’obertura mitjançant la teoria del tub de rajos i finalment determina el patró de radiació de l’antena utilitzant la fórmula de difracció de Kirchhoff. Addicionalment, algunes funcions han estat afegides al codi per tal de poder computar la directivitat, calcular les pèrdues d’absorció i reflexió, simular radoms multicapa i canviar els patrons de radiació dels elements de l’arranjament. Un model en Comsol ha estat desenvolupat per tal de validar els resultats obtinguts emprant l’eina de traçat de rajos i totes les seves funcions. Finalment, vàries optimitzacions han estat dutes a terme per tal d’incrementar el rang d’escaneig mantenint una altura màxima i assegurant que es compleix amb les màscares reguladores de comunicacions per satèl·lit. Les optimitzacions han estat realitzades utilitzant tant un optimitzador per eixam de partícules com manualment.